形状記憶推進剤を用いたレーザーアブレーション推進

2015 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 15K14245
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: 横田 茂 筑波大学, システム情報系, 准教授 (30545778)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 嶋村 耕平 筑波大学, システム情報系, 助教 (90736183)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: 宇宙推進 / レーザーアブレーション

Outline of Annual Research Achievements

レーザーアブレーション推進は，レーザーパルスを固体推進剤に照射して蒸発させ（アブレーション），その反作用で推力を得るものである．パルス的に数uNs級の微小力積を発生させることができるため，衛星のデジタル制御を可能とし，また，推進剤が固体であるため，流体推進剤と異なりバルブの開閉時の振動による姿勢維持への悪影響が存在しない．このため，次世代宇宙望遠鏡などの超精密姿勢制御に最適な推進機となる可能性を秘めている．一方で，同一箇所に何度もレーザーを照射すると，発生する力積が徐々に減少する傾向が見られ，それが固体推進剤表面形状によるものであることがわかっている．推進剤をテープ状にして徐々に巻き取りながらレーザー照射位置に常に新しい推進剤が来るように工夫を行うケースもあるが，これでは衛星にトルクが発生してしまうため，超精密姿勢制御が不可能になってしまう．そこで，本研究では，表面形状を固定できる液体を推進剤として用いることとし，その実現可能性を実証することを目的としている．概略としては，レーザー照射によって力積が発生すること，および，高強度のレーザーを照射することによる推進剤の飛散の制御可能性を示すこと，である．平成27年度の実績は以下２点である．すなわち，(1)力積計測装置の開発を行い，力積の計測を行った．(2)また，レーザー照射部を高速度撮影し，商社前後にて推進剤の表面形状の変形がないことを確認した．

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

当初の計画どおり，力積計測装置の開発を行い，また，実際に照射前後での形状変化および飛散の有無の確認を行った．

Strategy for Future Research Activity

平成28年度は，レーザー照射部の圧力，表面張力，粘性を計測し，推進剤が飛散する条件を見出し，粘性を制御することで飛散を抑制可能かを示す．